6月17日,臺積電研發資深副總經理米玉杰在臺積電硅谷技術研討會上表示,公司將在2024年引進ASML高數值孔徑極紫外光(high-NA EUV)光刻機,以開發客戶所需的相關基礎設施和圖案化解決方案。不過,米玉杰在發布會上沒有透露,臺積電在購入該設備之后,何時會在制程研發中使用。
高數值孔徑EUV光刻機是第二代EUV光刻工具,更高數值的孔徑意味著更小的光線入射角度,也意味著能夠用來制造尺寸更小、速度更快的芯片。高數值孔徑EUV是當前最先進的EUV光刻機,目前只有ASML能夠生產。盡管臺積電業務開發資深副總經理張曉強稱,臺積電2024年還不準備運用新的高數值孔徑EUV工具生產,引進的光刻機將主要用于與合作伙伴的研究,但臺積電此次成功引進最先進的光刻機,無疑將進一步鞏固自身在先進制程研發方面的領先地位。
助力先進制程研發
作為制造芯片最先進的設備,光刻機的先進程度直接決定了芯片的制程工藝。ASML發言人稱,更高的光刻分辨率將允許芯片縮小170%,同時密度增加2.9倍。未來比3納米更先進的工藝將極度依賴高NA EUV光刻機。
正是因為只有ASML才能生產EUV光刻機,ASML的利潤較為可觀。此前,ASML發布2021財年最新財報稱,公司2021年凈銷售額為186億歐元,同比增長35%;凈利潤59億歐元,同比增長63.9%。此次臺積電從ASML公司引進這一最先進的光刻機,將對臺積電在先進制程的研發產生較大幫助。
數據來源:ASML官網
參加此次臺積電硅谷技術研討會的TechInsights芯片經濟學家丹·哈切森表示,臺積電到2024年擁有新的光刻機,意味著他們將更快地獲得最先進的技術。高數值孔徑EUV光刻機是下一項重要技術創新,將確保臺積電的芯片技術處于領先地位。
“光刻機對于先進制程工藝的演進具有不可替代的作用,是使芯片技術處于領先地位的關鍵。”賽迪顧問集成電路中心高級咨詢顧問池憲念向《中國電子報》記者表示,臺積電引進先進光刻機,有助于在先進制程制造領域繼續鞏固領先地位。
不過,臺積電不是唯一一家關注到高數值孔徑EUV光刻機的芯片代工龍頭企業。在臺積電宣布獲得這一最先進光刻機之前,英特爾就在2021年7月公布的最新路線圖會議上,提到公司將擁有ASML的高數值孔徑EUV光刻機。英特爾方面表示,2025年開始,公司將用高數值孔徑EUV光刻機進行生產。
向先進制程工藝率先演進,是所有晶圓代工廠共同的目標。創道投資咨詢總經理步日欣對記者表示,晶圓代工廠有了更先進的光刻機,就可以更好地推動更先進工藝制程的研發,以提升自身的競爭力。
“在這樣的競爭態勢下,購買高數值孔徑光刻機是必然趨勢。”步日欣說。但需要看到的是,隨著摩爾定律進入瓶頸期,高端光刻機成本和造價越來越高,晶圓代工廠也會平衡成本和收益,按照不同的節奏來推動更高端設備的產業化。
不過,半導體行業專家莫大康認為,先進工藝制程的研發路徑差異不大,都是從FinFET工藝向GAA工藝演進。各公司的設備基本相同,所以先進制程工藝的水平應該差異比較小。研發的關鍵還是在于生產線管理、人才儲備及研發經驗等方面。
先進工藝競爭日趨白熱化
工欲善其事,必先利其器。ASML高數值孔徑EUV光刻機如此搶手的背后,正是日漸白熱化的先進制程爭奪戰。
提到先進制程的最新進展,就不得不提到臺積電。雖然很早之前,臺積電和三星就公開宣稱已具備5納米芯片制造能力,但臺積電顯然通過實際行動證明了自己在晶圓代工界的龍頭地位。2020年秋季,全球第一款5納米芯片產品出貨。該芯片正是蘋果在2020年秋季發布會上,首次公布的A14仿生芯片。據了解,這款SoC的晶體管數量達到驚人的118億個,功能相當完善。而該款5納米芯片的代工者,正是臺積電。
面對臺積電當時的風光,彼時的三星正苦苦追趕。為了搶在臺積電之前完成3納米研發,三星芯片制造工藝直接跳過4納米,從5納米上升到3納米。
2021年5月,IBM對外公布全球第一顆2納米芯片。IBM的這顆“重磅炸彈”不僅為自己正名,也讓業界意識到,先進制程的“兵家必爭之地”已來到2納米工藝節點。
當前,各大芯片頭部廠商都積極瞄準2納米這一重要工藝節點,其中當屬公開宣布“IDM 2.0戰略”的英特爾表現得最為活躍。
此前,英特爾大踏步進軍芯片代工業務,對包括2納米在內的先進工藝制程進行了大手筆投入。2021年7月,英特爾公布了最新的技術路線,還對芯片制程工藝命名進行了修改。比如,英特爾將10納米工藝節點改名為Intel 7,7納米技術改為Intel4,5納米技術改成Intel 3,2納米技術改成Intel20A。值得一提的是,在2納米節點時,英特爾將FinFET工藝轉為了GAAFET工藝。
臺積電在2納米制程的研發方面也不容小覷。早在2019年,臺積電便宣布啟動了2納米工藝的研發。在定下目標后,臺積電宣布將在2納米、3納米等先進制程工藝的研發方面支出大約300億美元。最終,臺積電成功找到了切入GAAFET技術路線的重要路徑,在2納米制程研發方面取得技術突破。
近日,有關臺積電2納米“殺手锏”的熱度不斷發酵。就在美國當地時間6月16日,臺積電在2022年北美技術論壇上,首度推出采用納米片晶體管之下一世代先進2納米(N2)制程技術,以及支援N3與N3E制程的獨特TSMC FINFLEX技術。有消息稱,臺積電2納米首期工廠預計會在2024年年底前投產,搭載2納米芯片的終端產品預計在2025年上市。外界預測,在ASML高數值孔徑EUV光刻機的加持下,臺積電有望成為全球第一家率先提供2納米制程代工服務的晶圓廠。
(審核編輯: 智匯聞)
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